JP2002029437A - Lane follow-up control device for vehicle - Google Patents
Lane follow-up control device for vehicleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動運転中に車線
追従性能を維持しつつドライバの操舵介入を許容させた
車両の車線追従制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lane tracking control device for a vehicle that allows a driver to intervene while maintaining lane tracking performance during automatic driving.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、車両の自動操舵装置としては、例
えば、特開平５−５０９３２号公報に記載のものが知ら
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an automatic steering device for a vehicle, for example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-50932 is known.
【０００３】この公報には、操舵パターンに沿った操舵
を確保し、障害物との干渉を確実に回避することを目的
とし、障害物との干渉を回避するための操舵を行う車両
の自動操舵装置において、運転者による操舵角を検出す
る操舵角検出手段を設け、自動操舵中に、運転者が所定
以上に操舵するときは、その操舵を規制する規制手段を
備える技術が記載されている。[0003] This publication discloses automatic steering of a vehicle that performs steering to avoid interference with an obstacle, with the object of ensuring steering in accordance with a steering pattern and reliably avoiding interference with an obstacle. A technique is described in which a device is provided with a steering angle detecting means for detecting a steering angle by a driver, and a restricting means for restricting the steering when the driver steers more than a predetermined value during automatic steering.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の自動操舵装置にあっては、目標操舵角に実操
舵角を一致させようと働く操舵サーボ系がフィードバッ
ク制御の中に存在しているため、ドライバの介入がしづ
らいという問題があった。すなわち、車線から車両の相
対位置を算出した後、車両を目標ラインに載せるための
目標操舵角が算出される。次に、操舵サーボ系が目標操
舵角と実操舵角を一致させるように、操舵アクチュエー
タの入力である電流や電圧を制御することになってい
る。操舵サーボ系は車線追従性能を向上させるため、位
相遅れが少ないように設定されるため、フィードバック
係数を大きく設定せざるを得ない。よって、自動操舵中
にドライバが操舵介入しようとしても、ステアリングは
ほとんど動かない状態となり、結果としてドライバが介
入しづらい面を持っていた。However, in such a conventional automatic steering system, a feedback servo system which works to make the actual steering angle coincide with the target steering angle exists in the feedback control. Therefore, there was a problem that it was difficult for the driver to intervene. That is, after calculating the relative position of the vehicle from the lane, the target steering angle for mounting the vehicle on the target line is calculated. Next, the steering servo system controls the current and voltage input to the steering actuator so that the target steering angle matches the actual steering angle. Since the steering servo system is set to have a small phase delay in order to improve lane following performance, a large feedback coefficient must be set. Therefore, even if the driver tries to intervene during the automatic steering, the steering hardly moves, and as a result, the driver has difficulty in intervening.
【０００５】この問題を解決するため、操舵サーボ系の
ない制御系を構成することが考えられる。すなわち、操
舵アクチュエータの入力を車線追従制御システムの入力
とし、車両挙動を車線追従制御システムの出力とみなし
た上でフィードバック制御系を構成するものである。し
かしながら、この構成では、車両挙動の変化が生じた
後、位相遅れを持って自車両が目標ラインに戻されると
いう作動が繰り返されることになり、目標ラインへの収
束性の低い車線追従性能を示し、車両が蛇行しやすい弱
点を有している。In order to solve this problem, it is conceivable to construct a control system without a steering servo system. That is, the feedback control system is configured on the assumption that the input of the steering actuator is the input of the lane following control system and the behavior of the vehicle is regarded as the output of the lane following control system. However, in this configuration, after a change in the vehicle behavior occurs, the operation of returning the own vehicle to the target line with a phase delay is repeated, and the lane following performance with low convergence to the target line is exhibited. However, it has a weak point that the vehicle tends to meander.
【０００６】本発明は上記課題に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、高い車線追従性能を維持
しつつ、ドライバの操舵介入を許容することができる車
両の車線追従制御装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle lane following control device capable of permitting driver's steering intervention while maintaining high lane following performance. To provide.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、目標車線に対する自車両
の相対位置を検出する自車両相対位置検出手段と、相対
位置の検出に基づき、自車両を目標車線に誘導するため
の目標操舵角や目標操舵角速度等の操舵目標値を算出す
る操舵目標値算出手段と、実操舵角や実操舵角速度等の
操舵実際値を検出する操舵実際値検出手段と、前輪もし
くは後輪の少なくとも一方を操舵するステアリング機構
と、前記操舵実際値を前記操舵目標値に一致させるフィ
ードバック制御により前記ステアリング機構に設けられ
た操舵アクチュエータへ制御指令を出力する操舵制御手
段とを備えた車両の車線追従制御装置において、前記操
舵制御手段に、ステアリング機構へ入力される外乱トル
クを補償する外乱トルク補償部を設け、かつ、操舵制御
手段のフィードバック係数を、操舵外乱がないとの想定
に基づき設定したことを特徴とする。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a vehicle relative position detecting means for detecting a relative position of the vehicle relative to a target lane, Steering target value calculating means for calculating a steering target value such as a target steering angle and a target steering angular velocity for guiding the host vehicle to a target lane, and a steering actual value for detecting an actual steering value such as an actual steering angle and an actual steering angular velocity. Detecting means, a steering mechanism for steering at least one of a front wheel and a rear wheel, and steering control for outputting a control command to a steering actuator provided in the steering mechanism by feedback control for matching the actual steering value to the target steering value. Means for controlling the lane following of a vehicle, comprising: Provided click compensator, and a feedback coefficient of the steering control means, and wherein the set based on the assumption that there is no steering disturbance.
【０００８】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
車両の車線追従制御装置において、前記外乱トルク補償
部を、操舵方向と同じ方向で、大きさが一定の操舵フリ
クション想定値に基づく制御指令を算出する操舵フリク
ション補償部とし、前記操舵制御手段を、システムの入
出力から車両の状態量を推定するオブザーバと、車両の
状態量に基づき補償前のフィードバック制御指令を算出
するレギュレータと、前記操舵フリクション補償部によ
り構成し、操舵フリクションを想定しないで算出された
フィードバック制御指令に、操舵フリクション想定値に
基づく制御指令を加えて制御指令最終値とする手段とし
たことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the vehicle lane following control apparatus according to the first aspect, the disturbance torque compensator is controlled based on an assumed steering friction value having a constant magnitude in the same direction as the steering direction. A steering friction compensator for calculating a command, the steering control means comprising: an observer for estimating a state quantity of the vehicle from input / output of the system; a regulator for calculating a feedback control command before compensation based on the state quantity of the vehicle; It is constituted by a steering friction compensator, and is characterized in that a means for adding a control command based on an assumed steering friction value to a feedback control command calculated without assuming the steering friction is used as a control command final value.
【０００９】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
車両の車線追従制御装置において、前記操舵フリクショ
ン補償部を、車線追従制御による走行中に車両に蛇行が
発生した場合、前記操舵フリクション想定値を大きくす
る補正を行い、補正後の操舵フリクション想定値に基づ
く制御指令を算出する補償部としたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the vehicle lane tracking control device according to the second aspect, the steering friction compensating unit is configured to calculate the steering friction when a meandering occurs in the vehicle during traveling by the lane following control. The compensation unit is configured to perform a correction for increasing the value and to calculate a control command based on the corrected steering friction assumed value.
【００１０】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
車両の車線追従制御装置において、ヨーレイト検出手段
により検出されるヨーレイトの符号の変化周期が設定値
以上の場合、車両の蛇行と判断する第１蛇行判断手段を
設けたことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicle lane tracking control device according to the third aspect, if the change period of the sign of the yaw rate detected by the yaw rate detecting means is equal to or greater than a set value, it is determined that the vehicle is meandering. A first meandering determining means is provided.
【００１１】請求項５記載の発明では、請求項３記載の
車両の車線追従制御装置において、ヨーレイトの変化に
よって引き起こされる他の物理量の変化を検出した場
合、車両の蛇行と判断する第２蛇行判断手段を設けたこ
とを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicle lane tracking control device according to the third aspect, when a change in another physical quantity caused by a change in the yaw rate is detected, it is determined that the vehicle is meandering. Means are provided.
【００１２】請求項６記載の発明では、請求項２記載の
車両の車線追従制御装置において、前記操舵フリクショ
ン補償部を、車線追従制御による走行中に操舵角のハン
チングが発生した場合、前記操舵フリクション想定値を
小さくする補正を行い、補正後の操舵フリクション想定
値に基づく制御指令を算出する補償部としたことを特徴
とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the vehicle lane following control apparatus according to the second aspect, the steering friction compensator is configured to control the steering friction when a hunting of a steering angle occurs during traveling by the lane following control. The present invention is characterized in that a compensation unit is provided for performing a correction for reducing the assumed value, and calculating a control command based on the corrected steering friction assumed value.
【００１３】請求項７記載の発明では、請求項６記載の
車両の車線追従制御装置において、操舵角速度の絶対値
の時間平均が大きいことをもって操舵角のハンチングと
判断する操舵ハンチング判断手段を設けたことを特徴と
する。According to a seventh aspect of the present invention, in the vehicle lane tracking control device according to the sixth aspect, a steering hunting determining means for determining that the steering angle is hunting when the time average of the absolute value of the steering angular velocity is large is provided. It is characterized by the following.
【００１４】請求項８記載の発明では、請求項１記載の
車両の車線追従制御装置において、前記外乱トルク補償
部を、前段のフィードバック制御指令方向と同じ方向
で、大きさが一定の操舵フリクション想定値に基づく制
御指令を算出する操舵フリクション補償部とし、前記操
舵制御手段を、システムの入出力から車両の状態量を推
定するオブザーバと、車両の状態量に基づき補償前のフ
ィードバック制御指令を算出するレギュレータと、前記
操舵フリクション補償部により構成し、操舵フリクショ
ンを想定しないで算出されたフィードバック制御指令
に、操舵フリクション想定値に基づく制御指令を加えて
制御指令最終値とする手段としたことを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the vehicle lane tracking control device according to the first aspect, the disturbance torque compensating unit is configured to assume a steering friction having a constant magnitude in the same direction as a preceding-stage feedback control command direction. A steering friction compensating unit that calculates a control command based on the value, wherein the steering control unit calculates an amount of state of the vehicle from an input / output of the system and an observer that calculates a feedback control command before compensation based on the amount of state of the vehicle. A regulator and the steering friction compensating unit, and a means for adding a control command based on an assumed steering friction value to a feedback control command calculated without assuming steering friction to obtain a control command final value. I do.
【００１５】請求項９記載の発明では、請求項１記載の
車両の車線追従制御装置において、前記操舵制御手段
を、システムの入出力から車両の状態量を推定するオブ
ザーバと、車両の状態量に基づきアクチュエータ入力で
ある制御指令最終値を算出するレギュレータにより構成
し、前記オブザーバによりステアリング機構に入力され
る外乱トルクを推定し、前記外乱トルク補償部を、オブ
ザーバにより推定された外乱トルクを打ち消すレギュレ
ータ内のフィードバック項とする手段としたことを特徴
とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the vehicle lane following control apparatus according to the first aspect, the steering control means includes an observer for estimating a state quantity of the vehicle from an input / output of a system, and a state quantity of the vehicle. A regulator that calculates a control command final value that is an actuator input based on the regulator, estimates a disturbance torque input to a steering mechanism by the observer, and controls the disturbance torque compensator in a regulator that cancels the disturbance torque estimated by the observer. The feedback means is used as a feedback term.
【００１６】請求項１０記載の発明では、請求項９記載
の車両の車線追従制御装置において、前記オブザーバか
らの出力の１つである外乱トルク推定値の大きさを制限
するリミッタを、オブザーバとレギュレータとの間に設
けたことを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the vehicle lane following control apparatus according to the ninth aspect, the limiter for limiting the magnitude of the disturbance torque estimated value, which is one of the outputs from the observer, is provided by the observer and the regulator. And between the two.
【００１７】[0017]
【発明の作用および効果】請求項１記載の発明にあって
は、自車両相対位置検出手段において、目標車線に対す
る自車両の相対位置が検出され、操舵目標値算出手段に
おいて、相対位置の検出に基づき、自車両を目標車線に
誘導するための目標操舵角や目標操舵角速度等の操舵目
標値が算出され、操舵実際値検出手段において、実操舵
角や実操舵角速度等の操舵実際値が検出され、操舵制御
手段において、操舵実際値を操舵目標値に一致させるフ
ィードバック制御によりステアリング機構に設けられた
操舵アクチュエータへ制御指令が出力される。そして、
この操舵制御手段には、ステアリング機構へ入力される
外乱トルクを補償する外乱トルク補償部が設けられ、か
つ、操舵制御手段のフィードバック係数が、操舵外乱が
ないとの想定に基づき設定される。この請求項１で得ら
れる効果は、車線追従性を維持しつつ、操舵系を軽くす
ることができる点にある。車線追従性を維持することに
関しては、ステアリング機構に入力される外乱トルクを
補償する外乱トルク補償部が設けられているためであ
る。また、ハンドルが軽くなる点であるが、操舵外乱を
補償する制御となっているため、操舵角速度，操舵角等
の操舵サーボ系のフィードバック係数は操舵外乱がない
と想定して設定されたフィードバック係数と同じためで
ある。さらに詳しく説明すると、操舵外乱が大きくなる
ほど、操舵外乱を陽な形でフィードバックすることがな
い制御では、操舵角速度，操舵角等の操舵サーボ系のフ
ィードバック係数を大きく設定せざるを得ない。これが
俗に言うハイゲイン制御で、フィードバック係数（＝ゲ
イン）を大きくすることにより、モデル化されない要素
（外乱、プラントのモデル化誤差）を補償するものであ
る。すなわち、操舵外乱がないと想定した場合の設計で
は、フィードバック係数を小さくすることができ、ハン
ドルが軽くなり、ドライバの操舵介入を許容することが
できるのである。According to the first aspect of the present invention, the relative position of the vehicle with respect to the target lane is detected by the vehicle relative position detecting means, and the relative position is detected by the steering target value calculating means. A steering target value such as a target steering angle and a target steering angular velocity for guiding the host vehicle to the target lane is calculated, and the actual steering angle and the actual steering angle such as the actual steering angular velocity are detected by the actual steering angle detection means. In the steering control means, a control command is output to a steering actuator provided in the steering mechanism by feedback control for matching the actual steering value to the steering target value. And
This steering control means is provided with a disturbance torque compensating section for compensating the disturbance torque inputted to the steering mechanism, and the feedback coefficient of the steering control means is set based on the assumption that there is no steering disturbance. The effect obtained by the first aspect is that the steering system can be lightened while maintaining the lane following ability. This is because a disturbance torque compensating unit that compensates for disturbance torque input to the steering mechanism is provided for maintaining the lane following ability. Although the steering wheel becomes lighter, the feedback coefficient of the steering servo system, such as the steering angular velocity and steering angle, is a feedback coefficient set assuming that there is no steering disturbance because the control is performed to compensate for the steering disturbance. Because it is the same as More specifically, in a control in which the steering disturbance is not fed back in an explicit manner as the steering disturbance increases, it is necessary to set a large feedback coefficient of the steering servo system such as the steering angular velocity and the steering angle. This is commonly referred to as high gain control, in which elements that are not modeled (disturbances, plant modeling errors) are compensated by increasing the feedback coefficient (= gain). In other words, in a design assuming that there is no steering disturbance, the feedback coefficient can be reduced, the steering wheel becomes lighter, and steering intervention by the driver can be permitted.
【００１８】請求項２記載の発明にあっては、外乱トル
ク補償部が、操舵方向と同じ方向で、大きさが一定の操
舵フリクション想定値に基づく制御指令を算出する操舵
フリクション補償部とされ、操舵制御手段が、システム
の入出力から車両の状態量を推定するオブザーバと、車
両の状態量に基づき補償前のフィードバック制御指令を
算出するレギュレータと、前記操舵フリクション補償部
により構成され、操舵制御手段からは、操舵フリクショ
ンを想定しないで算出されたフィードバック制御指令
に、操舵フリクション想定値に基づく制御指令を加えた
制御指令最終値が操舵アクチュエータに出力される。よ
って、オブザーバとレギュレータとは従来のままで、操
舵フリクション補償部を追加するという簡単な構成の変
更により、車線追従性能を維持しつつ、ドライバの操舵
介入を許容することができる。加えて、操舵フリクショ
ン分をフィードフォワードで補償する制御系の構成とな
り、応答性の高い車線追従性能を得ることができる。In the invention according to claim 2, the disturbance torque compensating unit is a steering friction compensating unit that calculates a control command based on an assumed steering friction value having a constant magnitude in the same direction as the steering direction, A steering control means comprising an observer for estimating a state quantity of the vehicle from input / output of the system, a regulator for calculating a feedback control command before compensation based on the state quantity of the vehicle, and the steering friction compensation unit; Thereafter, the control command final value obtained by adding the control command based on the assumed steering friction value to the feedback control command calculated without assuming the steering friction is output to the steering actuator. Therefore, the observer and the regulator can be used as they are, and a simple configuration change of adding a steering friction compensator can allow the driver to intervene in steering while maintaining the lane following performance. In addition, the control system is configured to compensate for the steering friction in a feed-forward manner, so that it is possible to obtain a highly responsive lane following performance.
【００１９】請求項３記載の発明にあっては、操舵フリ
クション補償部において、車線追従制御による走行中に
車両に蛇行が発生した場合、操舵フリクション想定値を
大きくする補正が行われ、補正後の操舵フリクション想
定値に基づく制御指令が算出される補償部とされる。す
なわち、予め設定される操舵フリクション想定値は、大
きすぎると操舵フリクション想定値の実フリクションへ
の収束は早まるものの、安定性が低下する傾向にあるた
め、トレードオフを考えて設定される。つまり、車両の
蛇行は、予め設定された操舵フリクション想定値が小さ
いことが原因で発生すると推定できる。よって、車両に
蛇行が発生した場合、操舵フリクション想定値を大きく
する補正を行うことで、操舵フリクション想定値が実操
舵フリクションに近づき、車両の蛇行が抑えられた車線
追従性能を実現することができる。According to the third aspect of the present invention, in the steering friction compensating section, when the vehicle is meandering during traveling by the lane following control, a correction for increasing the assumed steering friction value is performed. The compensating unit calculates a control command based on the assumed steering friction value. That is, if the assumed steering friction value is set to be too large, the convergence of the assumed steering friction value to the actual friction is accelerated, but the stability tends to be reduced. That is, it can be estimated that the meandering of the vehicle occurs due to a small assumed steering friction value set in advance. Therefore, when a meandering occurs in the vehicle, by performing a correction to increase the assumed steering friction value, the assumed steering friction value approaches the actual steering friction, and the lane following performance in which the meandering of the vehicle is suppressed can be realized. .
【００２０】請求項４記載の発明にあっては、第１蛇行
判断手段において、ヨーレイト検出手段により検出され
るヨーレイトの符号の変化周期が設定値以上の場合、車
両の蛇行と判断される。よって、ヨーレイトの符号の変
化という単純な物理量により、確実に操舵フリクション
想定値の補正が必要な車両の蛇行を検知することができ
る。According to the fourth aspect of the present invention, if the change period of the sign of the yaw rate detected by the yaw rate detecting means is equal to or greater than a set value, the first meandering determining means determines that the vehicle is meandering. Therefore, it is possible to reliably detect the meandering of the vehicle that requires correction of the assumed steering friction value by using a simple physical quantity such as a change in the sign of the yaw rate.
【００２１】請求項５記載の発明にあっては、第２蛇行
判断手段において、ヨーレイトの変化によって引き起こ
される他の物理量の変化を検出した場合、車両の蛇行と
判断される。よって、例えば、ヨー角、前方注視点横変
位、車両重心点横速度、車両重心点横変位等により、確
実に操舵フリクション想定値の補正が必要な車両の蛇行
を検知することができる。According to the fifth aspect of the invention, when the second meandering determination means detects a change in another physical quantity caused by a change in the yaw rate, it is determined that the vehicle is meandering. Therefore, for example, meandering of the vehicle that requires correction of the assumed steering friction value can be reliably detected based on the yaw angle, the lateral displacement of the forward fixation point, the lateral velocity of the vehicle center of gravity, the lateral displacement of the vehicle center of gravity, and the like.
【００２２】請求項６記載の発明にあっては、操舵フリ
クション補償部において、車線追従制御による走行中に
操舵角のハンチングが発生した場合、操舵フリクション
想定値を小さくする補正が行われ、補正後の操舵フリク
ション想定値に基づく制御指令が算出される補償部とさ
れる。すなわち、予め設定される操舵フリクション想定
値が、大きすぎると操舵フリクション想定値の実フリク
ションへの収束は早まるものの、安定性が低下し操舵角
のハンチングが生じる。よって、操舵角のハンチングが
発生した場合、操舵フリクション想定値を小さくする補
正を行うことで、操舵フリクション想定値が実操舵フリ
クションに近づき、操舵角のハンチングが抑えられた車
線追従性能を実現することができる。In the invention according to claim 6, in the steering friction compensating section, when hunting of the steering angle occurs during traveling by the lane following control, a correction is made to reduce the assumed value of the steering friction. Is a compensation unit that calculates a control command based on the assumed steering friction value. That is, if the preset assumed steering friction value is too large, the convergence of the assumed steering friction value to the actual friction is accelerated, but the stability is reduced and hunting of the steering angle occurs. Therefore, when hunting of the steering angle occurs, by performing correction to reduce the assumed value of the steering friction, the assumed value of the steering friction approaches the actual steering friction, and the lane following performance in which the hunting of the steering angle is suppressed is realized. Can be.
【００２３】請求項７記載の発明にあっては、操舵ハン
チング判断手段において、操舵角速度の絶対値の時間平
均が大きいことをもって操舵角のハンチングと判断され
る。よって、操舵角速度の絶対値を監視することで、操
舵フリクション想定値の補正が必要な操舵ハンチングを
確実に検知することができる。According to the present invention, the steering hunting judging means judges that the steering angle is hunting when the time average of the absolute value of the steering angular velocity is large. Therefore, by monitoring the absolute value of the steering angular velocity, it is possible to reliably detect steering hunting that requires correction of the assumed steering friction value.
【００２４】請求項８記載の発明にあっては、外乱トル
ク補償部が、前段のフィードバック制御指令方向と同じ
方向で、大きさが一定の操舵フリクション想定値に基づ
く制御指令を算出する操舵フリクション補償部とされ、
操舵制御手段が、システムの入出力から車両の状態量を
推定するオブザーバと、車両の状態量に基づき補償前の
フィードバック制御指令を算出するレギュレータと、操
舵フリクション補償部により構成され、操舵制御手段か
らは、操舵フリクションを想定しないで算出されたフィ
ードバック制御指令に、操舵フリクション想定値に基づ
く制御指令を加えた制御指令最終値が操舵アクチュエー
タに出力される。よって、オブザーバとレギュレータと
は従来のままで、操舵フリクション補償部を追加すると
いう簡単な構成の変更により、車線追従性能を維持しつ
つ、ドライバの操舵介入を許容することができる。加え
て、車両が蛇行するような場合、目標車線に戻す方向の
フィードバック制御指令と同方向に補償による制御指令
が加わることで、請求項３記載の発明のように、操舵フ
リクション想定値を大きくする補正を行うことなく、車
両の蛇行が抑えられた車線追従性能を実現することがで
きる。According to the present invention, the disturbance torque compensating section calculates a control command based on an assumed value of the steering friction having a constant magnitude in the same direction as the feedback control command direction of the preceding stage. Department and
The steering control means includes an observer for estimating a state quantity of the vehicle from input and output of the system, a regulator for calculating a feedback control command before compensation based on the state quantity of the vehicle, and a steering friction compensation unit. The control command final value obtained by adding the control command based on the assumed steering friction value to the feedback control command calculated without assuming the steering friction is output to the steering actuator. Therefore, the observer and the regulator can be used as they are, and a simple configuration change of adding a steering friction compensator can allow the driver to intervene in steering while maintaining the lane following performance. In addition, when the vehicle is meandering, a feedback control command in the direction of returning to the target lane and a control command by compensation are added in the same direction, thereby increasing the assumed steering friction value. The lane following performance in which the meandering of the vehicle is suppressed can be realized without performing the correction.
【００２５】請求項９記載の発明にあっては、操舵制御
手段が、システムの入出力から車両の状態量を推定する
オブザーバと、車両の状態量に基づきアクチュエータ入
力である制御指令最終値を算出するレギュレータにより
構成される。そして、オブザーバによりステアリング機
構に入力される外乱トルクが推定され、外乱トルク補償
部が、オブザーバにより推定された外乱トルクを打ち消
すレギュレータ内のフィードバック項とされる。この請
求項９記載の発明で得られる効果は、請求項１記載の発
明で得られる効果と同様に、車線追従性を維持しつつ、
操舵系を軽くすることができる点にある。ただし、車線
追従性を維持することに関しては、ステアリング機構に
入力される外乱トルクを打ち消すフィードバック項がレ
ギュレータ内に存在するためである。また、ハンドルが
軽くなる点については、請求項１記載の発明と同様の理
由による。According to the ninth aspect of the present invention, the steering control means calculates an observer for estimating a state quantity of the vehicle from input / output of the system, and calculates a control command final value which is an actuator input based on the state quantity of the vehicle. It is composed of a regulator that operates. Then, the disturbance torque input to the steering mechanism is estimated by the observer, and the disturbance torque compensator is used as a feedback term in the regulator that cancels the disturbance torque estimated by the observer. The effect obtained by the invention of claim 9 is the same as the effect obtained by the invention of claim 1, while maintaining the lane following ability.
The point is that the steering system can be lightened. However, the reason for maintaining the lane following ability is that a feedback term exists in the regulator to cancel the disturbance torque input to the steering mechanism. In addition, the point that the handle becomes lighter is for the same reason as the first aspect of the invention.
【００２６】請求項１０記載の発明にあっては、オブザ
ーバからの出力の１つである外乱トルク推定値の大きさ
を制限するリミッタが、オブザーバとレギュレータとの
間に設けられる。請求項９記載の発明では、フィードバ
ック係数自体を小さい値に保つことにより軽い操舵系を
実現できた。ただ、フィードバック係数がいくら小さく
ても、ドライバ介入がなされた場合、最終的には外乱補
償項が大きくなってしまい、介入を妨げる方向に作用す
る。これは、ドライバ介入を操舵フリクションと同様に
外乱トルクとして推定してしまうためである。ただし、
操舵フリクションはドライバ介入と異なり、所定値以上
にはならない。よって、オブザーバで外乱トルク推定が
所定値以上となった場合は、ドライバ介入以外にはあり
得ない。そのため、外乱トルク補償にリミッタを持たせ
ることにより、操舵フリクションを補償しつつ、ドライ
バ介入を容易にする制御系を構成することが可能とな
る。According to the present invention, a limiter for limiting the magnitude of the disturbance torque estimated value, which is one of the outputs from the observer, is provided between the observer and the regulator. According to the ninth aspect, a light steering system can be realized by keeping the feedback coefficient itself at a small value. However, no matter how small the feedback coefficient is, if driver intervention is performed, the disturbance compensation term eventually increases, which acts in a direction to hinder the intervention. This is because the driver intervention is estimated as a disturbance torque as in the case of the steering friction. However,
The steering friction does not exceed a predetermined value, unlike driver intervention. Therefore, when the disturbance torque estimation by the observer is equal to or more than the predetermined value, there is no possibility other than the driver's intervention. Therefore, by providing the disturbance torque compensation with a limiter, it is possible to configure a control system that facilitates driver intervention while compensating for steering friction.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】（実施の形態１）DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1)
【００２８】実施の形態１は請求項１，２に記載の発明
に対応する車両の車線追従制御装置である。The first embodiment is a vehicle lane tracking control device according to the first and second aspects of the present invention.
【００２９】まず、車両システムの全体構成を説明する
と、図１は車線追従制御装置が搭載された車両を示す斜
視図、図２は車線追従制御装置を示す斜視図である。１
はステアリングホイールであり、この回転角はコラムシ
ャフト２を介してステアリングギヤ３に伝えられ、図示
しないが、ステアリングギヤ３内のラックを左右動する
ことにより前輪が操舵される（ステアリング機構に相
当）。First, the overall configuration of the vehicle system will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle equipped with a lane following control device, and FIG. 2 is a perspective view showing a lane following control device. 1
Is a steering wheel, the rotation angle of which is transmitted to a steering gear 3 via a column shaft 2, and although not shown, a front wheel is steered by moving a rack in the steering gear 3 right and left (corresponding to a steering mechanism). .
【００３０】４は操舵アクチュエータであり、モータ５
と、コラムシャフト２に設けられ自動運転中にＯＮとな
る電磁クラッチ６と、モータ５の回転をコラムシャフト
２に伝えるベルト伝達機構７により構成されている。Reference numeral 4 denotes a steering actuator, and a motor 5
And an electromagnetic clutch 6 provided on the column shaft 2 and turned ON during automatic operation, and a belt transmission mechanism 7 for transmitting the rotation of the motor 5 to the column shaft 2.
【００３１】８はコントローラ（操舵制御手段に相当）
であり、コラムシャフト２の回転を検出するロータリエ
ンコーダ９（操舵実際値検出手段に相当）からの舵角信
号、車両の前方道路を撮影するＣＣＤカメラ１０からの
影像信号により走行車線を認識する車線認識装置１１か
らの信号（例えば、道路曲率、前方注視点横変位等）、
ヨーレイトセンサ１２からの信号等を入力し、これらの
信号に基づいて前記モータ５の印加電流を制御する。Reference numeral 8 denotes a controller (corresponding to steering control means)
A lane for recognizing a traveling lane based on a steering angle signal from a rotary encoder 9 for detecting rotation of the column shaft 2 (corresponding to actual steering value detecting means) and an image signal from a CCD camera 10 for photographing a road ahead of the vehicle. Signals from the recognition device 11 (for example, road curvature, forward gazing point lateral displacement, etc.),
Signals and the like from the yaw rate sensor 12 are input, and the current applied to the motor 5 is controlled based on these signals.
【００３２】制御部の全体構成を説明すると、図３はコ
ントローラ８を示す制御ブロック図であり、指令電流、
操舵角、道路曲率、前方注視点横変位より、車両の状態
両を推定するオブザーバ８１と、車両の状態量に基づき
アクチュエータ指令電流を算出するレギュレータ８２
と、指令電流に補正を施す操舵フリクション補償部８３
（外乱トルク補償部に相当）から構成されている。FIG. 3 is a control block diagram showing the controller 8, which includes a command current,
An observer 81 for estimating the state of the vehicle based on the steering angle, the curvature of the road, and the lateral displacement of the forward gazing point, and a regulator 82 for calculating an actuator command current based on the state amount of the vehicle
Friction compensation unit 83 for correcting the command current
(Corresponding to a disturbance torque compensator).
【００３３】オブザーバ８１の構成を説明すると、図４
はオブザーバ８１の構成を示す概略図であり、図中Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは車両重量、ヨー慣性モーメント、車速等、
制御対象の特性から決定される行列、また、Ｋｅは観測
ノイズによって決定される行列である。図１５に示す式
１は電流ｉ及び道路曲率ρを入力とする状態方程式であ
る。図１６に示す式２に出力方程式の一例を示す。式
１，２を、図１６に示す式３，４で略記してオブザーバ
構成の中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの行列を得る。Ｋｅの決定法
はカルマンフィルタの構成法が知られており詳細は省略
する。The structure of the observer 81 will be described.
Is a schematic diagram showing the configuration of the observer 81, in which A,
B, C, D are vehicle weight, yaw moment of inertia, vehicle speed, etc.
A matrix determined from the characteristics of the control target, and Ke is a matrix determined by observation noise. Equation 1 shown in FIG. 15 is a state equation that inputs a current i and a road curvature ρ. Equation 2 shown in FIG. 16 shows an example of the output equation. Expressions 1 and 2 are abbreviated as Expressions 3 and 4 shown in FIG. 16 to obtain a matrix of A, B, C, and D in the observer configuration. As a method of determining Ke, a method of configuring a Kalman filter is known, and details thereof are omitted.
【００３４】レギュレータ８２の構成を説明すると、レ
ギュレータ８２の例を図１６の式５に示す。各状態の定
数フィードバックの場合、各定数（式５中のｋ１〜ｋ
７）の決定法は、例えば、線形２次形式評価関数の最適
制御が知られている。その場合の例を示す。式１が制御
対象を表す式であるが、制御対象の入力に制御量である
電流ｉの他に道路曲率ρが存在し、通常の最適制御設計
ができる構造ではない。これを克服する方法として、確
率論的最適レギュレータ設計法が知られており、制御量
以外のシステムの入力を白色ノイズで駆動される一次系
で近似し、状態量に組み入れるものである。図１７に示
す式６に道路曲率ρの振る舞いを近似する一次式を示
す。式６中のλ及びω分散の決定法を示す。まず、道路
曲率ρの振る舞いを振幅ρ0が一定で周期が不確定な、
ポアソン方形波で近似する。例えば、想定する道路の曲
率平均を振幅ρ0に代入する。道路曲率ρの変化は不確
定であるが、１秒にどの程度零を横切るかどうかで近似
する。その回数をνρとする。このポアソン近似を式６
の近似に戻すと図１７の関係式７，８を得る。これによ
りλ及びω分散を決定できる。式６を式１に代入し、図
１７の式９を得る。この形は最適制御を適用する形式と
なっている。以後、最適制御設計の詳細に入ってしまう
ため省略する。The structure of the regulator 82 will be described. An example of the regulator 82 is shown in Equation 5 in FIG. In the case of constant feedback of each state, each constant (k1 to k in Equation 5)
For the determination method 7), for example, optimal control of a linear quadratic evaluation function is known. An example in that case is shown. Equation 1 is an equation representing the control target, but the input of the control target has a road curvature ρ in addition to the current i, which is the control amount, and does not have a structure that enables normal optimal control design. As a method for overcoming this, a stochastic optimal regulator design method is known, in which the input of the system other than the controlled variable is approximated by a primary system driven by white noise and incorporated into the state variable. Equation 6 shown in FIG. 17 shows a linear equation that approximates the behavior of the road curvature ρ. 6 shows a method for determining λ and ω dispersion in Equation 6. First, the behavior of the road curvature ρ is expressed as follows:
Approximate by Poisson square wave. For example, the average curvature of the assumed road is substituted for the amplitude ρ0. Although the change in the road curvature ρ is uncertain, it is approximated by how much it crosses zero per second. Let the number of times be νρ. This Poisson approximation is given by Equation 6.
By returning to the approximation, the relational expressions 7 and 8 in FIG. 17 are obtained. This allows the λ and ω dispersion to be determined. By substituting Equation 6 into Equation 1, Equation 9 in FIG. 17 is obtained. This form is a form that applies optimal control. Hereinafter, the details of the optimal control design will be omitted.
【００３５】操舵フリクション補償部８３の構成につい
て、図５に示す制御フローにより説明する。ステップ５
０では、操舵角速度が操舵方向判定する入力Ｑとされ
る。ステップ５１では、入力Ｑにより操舵方向を示す符
号Ｒが算出される。ここで、sign()は、入力Ｑが正の場
合１を、負の場合は−１を、零の場合は０を出力する。
ステップ５２では、モータ印加電流Ｉ_totalが、フィー
ドバック分の指令電流値Ｉ_fbに、一定の操舵フリクシ
ョン想定値Ｗに相当する指令電流値Ｒ＊Ｗ／ＮＡ＊ＫＴ
を加えることで算出される。ここで、ＮＡはアクチュエ
ータギヤ比、ＫＴはモータトルク定数である。The configuration of the steering friction compensator 83 will be described with reference to a control flow shown in FIG. Step 5
At 0, the steering angular velocity is the input Q for determining the steering direction. In step 51, the code R indicating the steering direction is calculated from the input Q. Here, sign () outputs 1 when the input Q is positive, outputs -1 when the input Q is negative, and outputs 0 when it is zero.
In step 52, the motor applied current I_total is changed to the command current value I_fb for the feedback and the command current value R * W / NA * KT corresponding to the constant assumed steering friction value W.
Is calculated by adding Here, NA is the actuator gear ratio, and KT is the motor torque constant.
【００３６】すなわち、操舵フリクションを想定しない
で計算されたフィードバック分の指令電流値Ｉ_fbに、
操舵フリクション相当分の指令電流値Ｒ＊Ｗ／ＮＡ＊Ｋ
Ｔを加えてモータ印加電流Ｉ_totalが算出される。That is, the feedback command current value I_fb calculated without assuming the steering friction is:
Command current value R * W / NA * K corresponding to steering friction
The motor application current I_total is calculated by adding T.
【００３７】よって、この実施の形態１では、車線追従
性を維持しつつ、操舵系を軽くすることができるという
効果が得られる。つまり、車線追従性を維持することに
関しては、ステアリング機構に入力される外乱トルクを
補償する操舵フリクション補償部８３が設けられ、操舵
外乱を補償する効果が発揮されるためである。また、ハ
ンドルが軽くなる点であるが、操舵外乱を補償する制御
となっているため、操舵角速度，操舵角等の操舵サーボ
系のフィードバック係数は操舵外乱がないと想定して設
定されたフィードバック係数と同じためである。さらに
詳しく説明すると、操舵外乱が大きくなるほど、操舵外
乱を陽な形でフィードバックすることがない制御では、
操舵角速度，操舵角等の操舵サーボ系のフィードバック
係数を大きく設定せざるを得ない。これが俗に言うハイ
ゲイン制御で、フィードバック係数（＝ゲイン）を大き
くすることにより、モデル化されない要素（外乱、プラ
ントのモデル化誤差）を補償するものである。すなわ
ち、操舵外乱がないと想定した場合の設計では、フィー
ドバック係数を小さくすることができ、ハンドルが軽く
なり、ドライバの操舵介入を許容することができるので
ある。Therefore, in the first embodiment, an effect is obtained that the steering system can be lightened while maintaining the lane following ability. That is, in order to maintain the lane following ability, the steering friction compensator 83 for compensating the disturbance torque input to the steering mechanism is provided, and the effect of compensating the steering disturbance is exhibited. Although the steering wheel becomes lighter, the feedback coefficient of the steering servo system, such as the steering angular velocity and steering angle, is a feedback coefficient set assuming that there is no steering disturbance because the control is performed to compensate for the steering disturbance. Because it is the same as More specifically, in the control in which the steering disturbance is not fed back in an explicit manner as the steering disturbance increases,
The feedback coefficient of the steering servo system such as the steering angular velocity and the steering angle has to be set large. This is commonly referred to as high gain control, in which elements that are not modeled (disturbances, plant modeling errors) are compensated by increasing the feedback coefficient (= gain). In other words, in a design assuming that there is no steering disturbance, the feedback coefficient can be reduced, the steering wheel becomes lighter, and steering intervention by the driver can be permitted.
【００３８】また、実施の形態１では、フィードバック
分の指令電流値Ｉ_fbに加える操舵フリクション相当分
の指令電流値Ｒ＊Ｗ／ＮＡ＊ＫＴの方向を、操舵角速度
の符号により決まる操舵方向と同じ方向としているた
め、操舵フリクション分をフィードフォワードで補償す
る制御系の構成となり、応答性の高い車線追従性能を得
ることができる。In the first embodiment, the direction of the command current value R * W / NA * KT corresponding to the steering friction added to the command current value I_fb for the feedback is set to the same direction as the steering direction determined by the sign of the steering angular velocity. Therefore, the control system is configured to compensate for the steering friction by feedforward, and it is possible to obtain the lane following performance with high responsiveness.
【００３９】さらに、コントローラ８が、システムの入
出力から車両の状態量を推定するオブザーバ８１と、車
両の状態量に基づき補償前のフィードバック制御指令を
算出するレギュレータ８２と、操舵フリクション補償部
８３により構成されるため、オブザーバ８１とレギュレ
ータ８２とは、フィードバック係数を小さくするだけで
従来のままとし、操舵フリクション補償部８３を追加す
るという簡単な構成の変更により、車線追従性能を維持
しつつ、ドライバの操舵介入を許容することができる。Further, the controller 8 includes an observer 81 for estimating the state quantity of the vehicle from the input / output of the system, a regulator 82 for calculating a feedback control command before compensation based on the state quantity of the vehicle, and a steering friction compensation unit 83. Therefore, the observer 81 and the regulator 82 can maintain the lane-following performance while maintaining the lane following performance by a simple configuration change in which the observer 81 and the regulator 82 remain unchanged only by reducing the feedback coefficient and the steering friction compensator 83 is added. Steering intervention can be tolerated.
【００４０】（実施の形態２）(Embodiment 2)
【００４１】請求項３，４，５記載の発明に対応する実
施の形態２について説明する。この実施の形態２は、操
舵フリクション補償部８３以外は、実施の形態１と同じ
であるので、操舵フリクション補償部８３以外の説明は
省略する。A second embodiment corresponding to the third, fourth, and fifth aspects of the present invention will be described. Since the second embodiment is the same as the first embodiment except for the steering friction compensator 83, the description other than the steering friction compensator 83 will be omitted.
【００４２】実施の形態２における操舵フリクション補
償部８３の構成について、図６に示す制御フローにより
説明する。ステップ６０では、ヨーレイト信号が蛇行を
判定する入力Ｕとされる。ステップ６１では、入力Ｕに
よりヨー発生方向を示す符号Ｘが算出される。ここで、
sign()は、入力Ｕが正の場合１を、負の場合は−１を、
零の場合は０を出力する。また、Ｘ(0)の(0)は現在値を
示す。ステップ６２では、符号Ｘが変わるまで増加する
カウンタ値Ｙが算出される。なお、このカウンタ値Ｙ
は、符号Ｘが切り替わる時点で零クリアされる。また、
（Ｘ(0)＝＝Ｘ(1)）は、Ｘ(0)＝Ｘ(1)の場合は１、Ｘ
(0)≠Ｘ(1)の場合は０とされる。ステップ６３では、カ
ウンタ値Ｙの最大値、すなわち、ヨーレイト符号変化の
半周期相当の物理量Ｚがストアされる。なお、（Ｙ(0)
！＝０）は、Ｙ(0) ≠０の場合は１とされる。ステップ
６４では、操舵フリクション想定値Ｗの現在値Ｗ(0)と
補正値の現在値Ｃ＊Ｚ(0)の和が操舵フリクション想定
値Ｗ(1)とされる。ここで、Ｃは補正係数である。ステ
ップ６５では、操舵角速度が操舵方向判定する入力Ｑと
される。ステップ６６では、入力Ｑにより操舵方向を示
す符号Ｒが算出される。ここで、sign()は、入力Ｑが正
の場合１を、負の場合は−１を、零の場合は０を出力す
る。ステップ６７では、モータ印加電流Ｉ_totalが、フ
ィードバック分の指令電流値Ｉ_fbに、補正により大き
くされた操舵フリクション想定値Ｗ(1)に相当する指令
電流値Ｒ＊Ｗ(1)／ＮＡ＊ＫＴを加えることで算出され
る。ここで、ＮＡはアクチュエータギヤ比、ＫＴはモー
タトルク定数である。The configuration of the steering friction compensator 83 in the second embodiment will be described with reference to the control flow shown in FIG. In step 60, the yaw rate signal is set as an input U for determining meandering. In step 61, a code X indicating the yaw generation direction is calculated from the input U. here,
sign () is 1 if the input U is positive, -1 if it is negative,
If it is zero, it outputs 0. (0) of X (0) indicates the current value. In step 62, a counter value Y that increases until the sign X changes is calculated. Note that this counter value Y
Is cleared to zero when the code X is switched. Also,
(X (0) == X (1)) is 1 when X (0) = X (1), and X
If (0) ≠ X (1), it is set to 0. In step 63, the maximum value of the counter value Y, that is, the physical quantity Z corresponding to a half cycle of the yaw rate code change is stored. Note that (Y (0)
! = 0) is set to 1 when Y (0) ≠ 0. In step 64, the sum of the current value W (0) of the assumed steering friction value W and the current value C * Z (0) of the correction value is set as the assumed steering friction value W (1). Here, C is a correction coefficient. In step 65, the steering angular velocity is set as an input Q for determining the steering direction. In step 66, the code R indicating the steering direction is calculated from the input Q. Here, sign () outputs 1 when the input Q is positive, outputs -1 when the input Q is negative, and outputs 0 when it is zero. In step 67, the motor applied current I_total adds a command current value R * W (1) / NA * KT corresponding to the assumed steering friction value W (1) increased by the correction to the command current value I_fb for the feedback. It is calculated by: Here, NA is the actuator gear ratio, and KT is the motor torque constant.
【００４３】上記制御フローから明らかなように、実施
の形態２では、操舵フリクション想定値Ｗの補正量は、
ヨーレイトの符号が変わらない時間（半周期に相当）に
相当する物理量Ｚが大きいほど、大きくなるように補正
される。なお、補正係数Ｃは、一定値であり符号が正で
ある。As is apparent from the above control flow, in the second embodiment, the correction amount of the assumed steering friction value W is
The correction is made to increase as the physical quantity Z corresponding to the time (corresponding to a half cycle) during which the sign of the yaw rate does not change is increased. Note that the correction coefficient C has a constant value and a positive sign.
【００４４】すなわち、予め設定される操舵フリクショ
ン想定値Ｗは、大きすぎると操舵フリクション想定値の
実フリクションへの収束は早まるものの、安定性が低下
する傾向にあるため、トレードオフを考えて設定され
る。つまり、車両の蛇行は、予め設定された操舵フリク
ション想定値Ｗが小さいことが原因で発生すると推定で
きる。That is, if the assumed steering friction value W is too large, the convergence of the assumed steering friction value to the actual friction is accelerated, but the stability tends to be reduced. You. That is, it can be estimated that the meandering of the vehicle occurs due to a small assumed steering friction value W set in advance.
【００４５】よって、実施の形態２では、車両に蛇行が
発生した場合、操舵フリクション想定値Ｗを大きくする
補正を行うことで、操舵フリクション想定値Ｗ(1)が実
操舵フリクションに近づき、車両の蛇行が抑えられた車
線追従性能を実現することができる。Therefore, in the second embodiment, when meandering occurs in the vehicle, correction is performed to increase the assumed steering friction value W, so that the assumed steering friction value W (1) approaches the actual steering friction, and The lane following performance in which the meandering is suppressed can be realized.
【００４６】なお、ヨーレイトセンサ１２により検出さ
れるヨーレイト信号の符号の変化周期が設定値以上の場
合、車両の蛇行と判断し、操舵フリクション想定値Ｗを
大きくする補正を行うようにしても良く、この場合は、
ヨーレイトの符号の変化という単純な物理量により、確
実に操舵フリクション想定値Ｗの補正が必要な車両の蛇
行を検知することができる。When the change period of the sign of the yaw rate signal detected by the yaw rate sensor 12 is equal to or longer than the set value, it may be determined that the vehicle is meandering, and correction may be performed to increase the assumed steering friction value W. in this case,
A simple physical quantity such as a change in the sign of the yaw rate can reliably detect the meandering of the vehicle that requires correction of the assumed steering friction value W.
【００４７】また、ヨーレイトの変化によって引き起こ
される他の物理量の変化を検出した場合、車両の蛇行と
判断し、操舵フリクション想定値Ｗを大きくする補正を
行うようにしても良い。この場合、例えば、ヨー角、前
方注視点横変位、車両重心点横速度、車両重心点横変位
等により、確実に操舵フリクション想定値Ｗの補正が必
要な車両の蛇行を検知することができる。Further, when a change in other physical quantity caused by a change in yaw rate is detected, it may be determined that the vehicle is meandering, and a correction may be made to increase the assumed steering friction value W. In this case, for example, the meandering of the vehicle that requires correction of the assumed steering friction value W can be reliably detected based on the yaw angle, the lateral displacement of the gazing point ahead, the lateral velocity of the vehicle center of gravity, the lateral displacement of the vehicle center of gravity, and the like.
【００４８】（実施の形態３）(Embodiment 3)
【００４９】請求項６，７記載の発明に対応する実施の
形態３について説明する。この実施の形態３は、操舵フ
リクション補償部８３以外は、実施の形態１と同じであ
るので、操舵フリクション補償部８３以外の説明は省略
する。Embodiment 3 corresponding to the sixth and seventh aspects of the present invention will be described. Since the third embodiment is the same as the first embodiment except for the steering friction compensator 83, the description other than the steering friction compensator 83 is omitted.
【００５０】実施の形態３における操舵フリクション補
償部８３の構成について、図７に示す制御フローにより
説明する。ステップ７０では、操舵角速度がハンチング
を判定する入力Ｕとされる。ステップ７１では、入力Ｕ
によりハンチングを判定する操舵角速度絶対値Ｘが算出
される。ここで、abs()は、入力の絶対値を出力する。
ステップ７２では、操舵角速度の絶対値の平均的な大き
さＹが算出される。なお、ＬＰＦ()は、ローパスフィル
タをあらわす。ステップ７３では、操舵フリクション想
定値Ｗの現在値Ｗ(0)と補正値Ｃ＊Ｙの和が操舵フリク
ション想定値Ｗ(1)とされる。ここで、Ｃは補正係数で
あるが、実施の形態２と異なり、符号はマイナスとな
る。ステップ７４では、操舵角速度が操舵方向を判定す
る入力Ｑとされる。ステップ７５では、入力Ｑにより操
舵方向を示す符号Ｒが算出される。ステップ７６では、
モータ印加電流Ｉ_totalが、フィードバック分の指令電
流値Ｉ_fbに、補正により小さくされた操舵フリクショ
ン想定値Ｗ(1)に相当する指令電流値Ｒ＊Ｗ(1)／ＮＡ＊
ＫＴを加えることで算出される。ここで、ＮＡはアクチ
ュエータギヤ比、ＫＴはモータトルク定数である。The configuration of the steering friction compensator 83 in the third embodiment will be described with reference to a control flow shown in FIG. In step 70, the steering angular velocity is set as an input U for determining hunting. In step 71, the input U
, The steering angular velocity absolute value X for determining hunting is calculated. Here, abs () outputs the absolute value of the input.
In step 72, the average magnitude Y of the absolute value of the steering angular velocity is calculated. Note that LPF () represents a low-pass filter. In step 73, the sum of the current value W (0) of the assumed steering friction value W and the correction value C * Y is set as the assumed steering friction value W (1). Here, C is a correction coefficient, but unlike Embodiment 2, the sign is minus. In step 74, the steering angular velocity is used as an input Q for determining the steering direction. In step 75, the code R indicating the steering direction is calculated from the input Q. In step 76,
The motor applied current I_total becomes the command current value I_fb for the feedback and the command current value R * W (1) / NA * corresponding to the assumed steering friction value W (1) reduced by the correction.
It is calculated by adding KT. Here, NA is the actuator gear ratio, and KT is the motor torque constant.
【００５１】上記制御フローから明らかなように、実施
の形態３では、操舵フリクション想定値Ｗの補正量は、
操舵角速度の絶対値にローパスフィルタを施し、その値
Ｙが大きいほど、小さくなるように補正される。As is apparent from the above control flow, in the third embodiment, the correction amount of the assumed steering friction value W is
A low-pass filter is applied to the absolute value of the steering angular velocity, and the absolute value of the steering angular velocity is corrected so as to decrease as the value Y increases.
【００５２】すなわち、予め設定される操舵フリクショ
ン想定値Ｗが、大きすぎると操舵フリクション想定値Ｗ
の実フリクションへの収束は早まるものの、安定性が低
下し操舵角のハンチングが生じる。That is, if the preset assumed steering friction value W is too large, the assumed steering friction value W
Although the convergence to the actual friction is accelerated, the stability is reduced and the hunting of the steering angle occurs.
【００５３】よって、操舵角のハンチングが発生した場
合、操舵フリクション想定値Ｗを小さくする補正を行う
ことで、操舵フリクション想定値Ｗが実操舵フリクショ
ンに近づき、操舵角のハンチングが抑えられた車線追従
性能を実現することができる。Therefore, when hunting of the steering angle occurs, correction is performed to reduce the assumed steering friction value W, so that the assumed steering friction value W approaches the actual steering friction, and the lane following in which the hunting of the steering angle is suppressed is suppressed. Performance can be realized.
【００５４】また、操舵角速度の絶対値の時間平均が大
きいことをもって操舵角のハンチングと判断されるた
め、操舵角速度の絶対値を監視することで、操舵フリク
ション想定値Ｗの補正が必要な操舵ハンチングを確実に
検知することができる。Since the time average of the absolute value of the steering angular velocity is large, it is determined that the steering angle is hunting. Therefore, by monitoring the absolute value of the steering angular velocity, the steering hunting which needs to correct the assumed steering friction value W is required. Can be reliably detected.
【００５５】さらに、ローパスフィルタを強めると、突
発的な操舵介入による動き等を検知せず、制御系自身が
発生させるハンチングを効果的に抽出できる。ただし、
強めすぎると操舵フリクション想定値Ｗの実フリクショ
ンへの収束に時間がかかりすぎることになり、両者のト
レードオフを考慮して設定する。Further, when the low-pass filter is strengthened, hunting generated by the control system itself can be effectively extracted without detecting a movement or the like due to sudden steering intervention. However,
If it is too strong, it takes too much time for the assumed steering friction value W to converge to the actual friction, and the setting is made in consideration of a trade-off between the two.
【００５６】（実施の形態４）(Embodiment 4)
【００５７】請求項８記載の発明に対応する実施の形態
４について説明する。この実施の形態４は、操舵フリク
ション補償部８３以外は、実施の形態１と同じであるの
で、操舵フリクション補償部８３以外の説明は省略す
る。A fourth embodiment corresponding to the eighth aspect of the present invention will be described. The fourth embodiment is the same as the first embodiment except for the steering friction compensator 83, and therefore, the description other than the steering friction compensator 83 is omitted.
【００５８】操舵フリクション補償部８３の構成につい
て、図８に示す制御フローにより説明する。なお、ステ
ップ８０を除き、ステップ８１及びステップ８２は、図
５のステップ５１及びステップ５２と同様であり説明を
省略する。ステップ８０では、フィードバック分の指令
電流値Ｉ_fbが補償する操舵方向を判定する入力Ｑとさ
れる。The configuration of the steering friction compensator 83 will be described with reference to a control flow shown in FIG. Except for step 80, steps 81 and 82 are the same as steps 51 and 52 in FIG. In step 80, the input Q for determining the steering direction to be compensated by the command current value I_fb for the feedback is used.
【００５９】すなわち、実施の形態１では操舵方向に一
定の操舵フリクション想定値Ｗに相当する操舵力を付与
するものであったのに対し、この実施の形態４では、補
償をする前段の指令電流の方向に一定の操舵力を付与す
るようにしている。That is, in the first embodiment, the steering force corresponding to the constant assumed steering friction value W is applied in the steering direction, whereas in the fourth embodiment, the command current at the stage before the compensation is provided. A constant steering force is applied in the direction of.
【００６０】よって、実施の形態１と同様の効果得られ
るのに加え、車両が蛇行するような場合、目標車線に戻
す方向のフィードバック分の指令電流値Ｉ_fbと同方向
に補償による指令電流値Ｒ＊Ｗ／ＮＡ＊ＫＴが加わるこ
とで、実施の形態２のように、操舵フリクション想定値
Ｗを大きくする補正を行うことなく、車両の蛇行が抑え
られた車線追従性能を実現することができる。Therefore, in addition to obtaining the same effects as in the first embodiment, when the vehicle is meandering, the command current value R_fb for the feedback in the direction of returning to the target lane is compensated in the same direction as the command current value R_fb. By adding * W / NA * KT, it is possible to realize lane following performance in which meandering of the vehicle is suppressed without performing correction to increase the assumed steering friction value W as in the second embodiment.
【００６１】（実施の形態５）(Embodiment 5)
【００６２】請求項８記載の発明に対応する実施の形態
５について説明する。この実施の形態５は、操舵フリク
ション補償部８３以外は、実施の形態１と同じであるの
で、操舵フリクション補償部８３以外の説明は省略す
る。A fifth embodiment corresponding to the eighth aspect of the present invention will be described. The fifth embodiment is the same as the first embodiment except for the steering friction compensator 83, and therefore, the description other than the steering friction compensator 83 is omitted.
【００６３】操舵フリクション補償部８３の構成につい
て、図９に示す制御フローにより説明する。なお、ステ
ップ９５を除き、ステップ９０〜ステップ９４及びステ
ップ９６，ステップ９７は、図６のステップ６０〜ステ
ップ６４及びステップ６６，ステップ６７と同様であり
説明を省略する。ステップ９５では、フィードバック分
の指令電流値Ｉ_fbが補償する操舵方向を判定する入力
Ｑとされる。The configuration of the steering friction compensator 83 will be described with reference to the control flow shown in FIG. Except for step 95, steps 90 to 94, 96, and 97 are the same as steps 60 to 64, 66, and 67 in FIG. In step 95, the input Q for determining the steering direction to be compensated by the command current value I_fb for the feedback is used.
【００６４】すなわち、実施の形態２では操舵方向に一
定の操舵フリクション想定値Ｗに相当する操舵力を付与
するものであったのに対し、この実施の形態５では、補
償をする前段の指令電流の方向に一定の操舵力を付与す
るようにしている。That is, in the second embodiment, the steering force corresponding to the constant assumed steering friction value W is applied in the steering direction, whereas in the fifth embodiment, the command current at the stage before the compensation is applied. A constant steering force is applied in the direction of.
【００６５】よって、実施の形態５では、車両に蛇行が
発生した場合、操舵フリクション想定値Ｗを大きくする
補正を行うことで、操舵フリクション想定値Ｗ(1)が実
操舵フリクションに近づき、車両の蛇行が抑えられた車
線追従性能を実現することができる。さらに、この実施
の形態５では、フィードバック分の指令電流値Ｉ_fbと
同方向に補償分の指令電流値を加えるようにしているた
め、実施の形態２よりもさらにロバスト性の高い車線追
従性能を実現することができる。Therefore, in the fifth embodiment, when meandering occurs in the vehicle, correction is performed to increase the assumed steering friction value W, so that the assumed steering friction value W (1) approaches the actual steering friction, and The lane following performance in which the meandering is suppressed can be realized. Furthermore, in the fifth embodiment, since the command current value for the compensation is added in the same direction as the command current value I_fb for the feedback, the lane following performance with higher robustness than in the second embodiment is realized. can do.
【００６６】（実施の形態６）(Embodiment 6)
【００６７】請求項８記載の発明に対応する実施の形態
６について説明する。この実施の形態５は、操舵フリク
ション補償部８３以外は、実施の形態１と同じであるの
で、操舵フリクション補償部８３以外の説明は省略す
る。A sixth embodiment corresponding to the eighth aspect of the present invention will be described. The fifth embodiment is the same as the first embodiment except for the steering friction compensator 83, and therefore, the description other than the steering friction compensator 83 is omitted.
【００６８】操舵フリクション補償部８３の構成につい
て、図１０に示す制御フローにより説明する。なお、ス
テップ１０４を除き、ステップ１００〜ステップ１０３
及びステップ１０５，ステップ１０６は、図７のステッ
プ７０〜ステップ７３及びステップ７５，ステップ７６
と同様であり説明を省略する。ステップ１０４では、フ
ィードバック分の指令電流値Ｉ_fbが補償する操舵方向
を判定する入力Ｑとされる。The configuration of the steering friction compensator 83 will be described with reference to a control flow shown in FIG. Note that, except for step 104, steps 100 to 103
And steps 105 and 106 correspond to steps 70 to 73 and steps 75 and 76 in FIG.
The description is omitted. In step 104, the command current value I_fb for the feedback is set as an input Q for determining the steering direction to be compensated.
【００６９】すなわち、実施の形態２では操舵方向に一
定の操舵フリクション想定値Ｗに相当する操舵力を付与
するものであったのに対し、この実施の形態６では、補
償をする前段の指令電流の方向に一定の操舵力を付与す
るようにしている。That is, in the second embodiment, a steering force corresponding to a constant assumed steering friction value W is applied in the steering direction, whereas in the sixth embodiment, a command current in a stage prior to compensation is provided. A constant steering force is applied in the direction of.
【００７０】よって、実施の形態６では、操舵角のハン
チングが発生した場合、操舵フリクション想定値Ｗを小
さくする補正を行うことで、操舵フリクション想定値Ｗ
が実操舵フリクションに近づき、操舵角のハンチングが
抑えられた車線追従性能を実現することができる。Therefore, in the sixth embodiment, when hunting of the steering angle occurs, the correction to reduce the assumed steering friction value W is performed, so that the assumed steering friction value W is corrected.
Can approach the actual steering friction, and the lane following performance in which the hunting of the steering angle is suppressed can be realized.
【００７１】（実施の形態７）(Embodiment 7)
【００７２】請求項９記載の発明に対応する実施の形態
７について説明する。この実施の形態７は、車両システ
ムの全体構成については、図１及び図２に示す実施の形
態１と同様であるが、コントローラ８が、図１１に示す
ように、システムの入出力（入力として、アクチュエー
タ指令電流、道路曲率、出力として、前方注視点横変
位、操舵角等が挙げられる。）から内部の状態量（例え
ば、ヨーレイト、ヨー角、横速度、横変位、操舵角速
度、操舵角）を推定するオブザーバ８４と、車両の状態
量及び道路曲率に基づきアクチュエータ入力である制御
指令最終値を算出するレギュレータ８５により構成され
る。A seventh embodiment according to the ninth aspect of the present invention will be described. In the seventh embodiment, the overall configuration of the vehicle system is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2. However, as shown in FIG. , Actuator command current, road curvature, and output include forward fixation point lateral displacement, steering angle, etc.) to internal state quantities (eg, yaw rate, yaw angle, lateral speed, lateral displacement, steering angular velocity, steering angle). And a regulator 85 for calculating a final control command value as an actuator input based on the state of the vehicle and the road curvature.
【００７３】オブザーバ８４の構成を図４（概略図とし
ては同じ）により説明すると、図中Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはシ
ステム構造（車両重量、ヨー慣性モーメント、車速等、
制御対象の特性等）から決定される行列、また、Ｋｅは
観測ノイズによって決定される行列である。以下、操舵
外乱を考慮したＡＢＣＤ及びＫｅの決定法を示す。図１
８に示す式１０は電流ｉ及び道路曲率ρを入力、操舵外
乱Ｔｄを非制御の入力（すなわち、外乱）とする状態方
程式である。図１６に示す式２に出力方程式の一例を示
す。この場合、出力は操舵角及び前方注視点横変位であ
る。ただし、図４を見れば明らかなように、オブザーバ
を想定するシステムには外乱が存在しない（式１０のＴ
ｄが存在しない。）。この問題を克服する方法が外乱オ
ブザーバと呼ばれるもので、外乱を白色ノイズで駆動さ
れる一次系で近似し、状態量に組み入れるものである。
図１８の式１１に操舵外乱の振る舞いを近似する一次式
を示す。式１１中のλ及びωの分散の決定方法を示す。
まず、操舵外乱の振る舞いを振幅Ｔd0が一定で周期が不
確定なポアソン方形波で近似する。例えば、操舵系のフ
リクションの値を振幅Ｔd0に代入する。操舵系のフリク
ションを不確定であるが、１秒にどの程度零を横切るか
で近似する。その回数をνtdとする。このポアソン近似
をしき１１の近似に戻すと、式１２と式１３の関係式を
得る。これによりλ及びωの分散を決定できる。式１１
を式１０と式２に代入し、図１９に示す式１４と式１５
を得る。式１４，１５を略記してオブザーバ８４の構成
中におけるＡＢＣＤの行列を得る。次に、Ｋｅの決定法
を説明する。これはカルマンフィルタの構成法が知られ
ており、観測ノイズの分散（この場合には前方注視点横
変位のノイズの分散）と、状態量に加わるノイズの分散
（この場合には操舵外乱に加わるノイズωの分散）及び
ＡＢＣＤ行列から決定されるが、詳細は省略する。The structure of the observer 84 will be described with reference to FIG. 4 (schematic diagram is the same). In the figure, A, B, C, and D denote system structures (vehicle weight, yaw moment of inertia, vehicle speed, etc.).
And Ke is a matrix determined by observation noise. Hereinafter, a method of determining ABCD and Ke in consideration of steering disturbance will be described. Figure 1
Equation 10 shown in FIG. 8 is a state equation in which the current i and the road curvature ρ are input, and the steering disturbance Td is an uncontrolled input (that is, disturbance). Equation 2 shown in FIG. 16 shows an example of the output equation. In this case, the outputs are the steering angle and the lateral displacement of the forward fixation point. However, as is clear from FIG. 4, no disturbance exists in the system assuming the observer (T in Expression 10).
d does not exist. ). A method of overcoming this problem is called a disturbance observer, in which the disturbance is approximated by a primary system driven by white noise and incorporated into a state quantity.
Equation 11 in FIG. 18 shows a linear equation that approximates the behavior of the steering disturbance. A method for determining the dispersion of λ and ω in Equation 11 will be described.
First, the behavior of the steering disturbance is approximated by a Poisson square wave having a constant amplitude Td0 and an indefinite period. For example, the value of the friction of the steering system is substituted for the amplitude Td0. Although the friction of the steering system is uncertain, it approximates how much crosses zero per second. The number of times is referred to as vtd. When this Poisson approximation is returned to the approximation of the threshold 11, the relational expression of the expressions 12 and 13 is obtained. This allows the variance of λ and ω to be determined. Equation 11
Into Equations 10 and 2, and Equations 14 and 15 shown in FIG.
Get. Equations 14 and 15 are abbreviated to obtain the ABCD matrix in the configuration of the observer 84. Next, a method for determining Ke will be described. This is known as a method of constructing a Kalman filter. The variance of the observation noise (in this case, the variance of the lateral displacement of the forward fixation point) and the variance of the noise added to the state quantity (in this case, variance) and the ABCD matrix, but details are omitted.
【００７４】レギュレータ８５の構成を説明すると、レ
ギュレータ８５の例を図１９の式１６に示す。各状態の
定数フィードバックの場合、各定数（式１６中のｋ１〜
ｋ７）の決定法は、例えば、線形２次形式評価関数の最
適制御が知られている。その場合の例を示す。式１４が
制御対象を表す式であるが、制御対象の入力に制御量で
ある電流ｉの他に道路曲率ρが存在し、通常の最適制御
設計ができる構造ではない。これを克服する方法とし
て、確率論的最適レギュレータ設計法が知られており、
制御量以外のシステムの入力を白色ノイズで駆動される
一次系で近似し、状態量に組み入れるものである。図２
０に示す式１７に道路曲率ρの振る舞いを近似する一次
式を示す。式１７中のλρ及びωρ分散の決定法を示
す。まず、道路曲率ρの振る舞いを振幅ρ0が一定で周
期が不確定な、ポアソン方形波で近似する。例えば、想
定する道路の曲率平均を振幅ρ0に代入する。道路曲率
ρの変化は不確定であるが、１秒にどの程度零を横切る
かどうかで近似する。その回数をνρとする。このポア
ソン近似を式１７の近似に戻すと図２０の関係式（式１
８，１９）を得る。これによりλ ρ及びωρ分散を決定
できる。式１７を式１４に代入し、図２０の式２０を得
る。この形は最適制御を適用する形式となっている。以
後、最適制御設計の詳細に入ってしまうため省略する。The configuration of the regulator 85 will be described.
An example of the regulator 85 is shown in Expression 16 in FIG. Of each state
In the case of constant feedback, each constant (k1 to k1 in Equation 16)
The determination method of k7) is, for example, the maximum of the linear quadratic form evaluation function.
Appropriate control is known. An example in that case is shown. Equation 14
This is an expression that represents the controlled object.
There is a road curvature ρ in addition to a certain current i, and normal optimal control
It is not a structure that can be designed. A way to overcome this
Therefore, a stochastic optimal regulator design method is known,
System inputs other than control amount are driven by white noise
It is approximated by a first-order system and incorporated into the state quantity. FIG.
A linear approximation of the behavior of the road curvature ρ to equation 17 shown in FIG.
Here is the formula. Λ in equation 17ρAnd ωρShows how to determine variance
You. First, the behavior of the road curvature ρ is calculated with a constant amplitude ρ0.
Approximate by Poisson square wave with indeterminate period. For example,
The average of the curvature of the road to be determined is substituted for the amplitude ρ0. Road curvature
The change in ρ is uncertain, but how much crosses zero per second
Or approximation. Let the number of times be νρ. This pore
When the Son approximation is returned to the approximation of Expression 17, the relational expression of FIG.
8, 19). This gives λ ρAnd ωρDetermine variance
it can. Expression 17 is substituted into Expression 14, and Expression 20 in FIG. 20 is obtained.
You. This form is a form that applies optimal control. Less than
Later, the details of the optimal control design will be omitted, so the description is omitted.
【００７５】コントローラ８の構成について、図１２に
示す制御フローにより説明する。ステップ１２０では、
操舵角θと前方注視点横変位ｙｓとアクチュエータ指令
電流ｉと道路曲率ρが読み込まれる。ステップ１２１で
は、オブザーバ８４において、上記演算処理法に従って
状態量が演算される。ステップ１２２では、レギュレー
タ８５において、上記演算処理法に従って指令電流が演
算される。ステップ１２３では、操舵アクチュエータで
あるモータ５に対し指令電流が出力される。The configuration of the controller 8 will be described with reference to the control flow shown in FIG. In step 120,
The steering angle θ, the forward gazing point lateral displacement ys, the actuator command current i, and the road curvature ρ are read. In step 121, the observer 84 calculates a state quantity in accordance with the above-described calculation processing method. In step 122, the command current is calculated in the regulator 85 according to the above-described calculation processing method. In step 123, a command current is output to the motor 5, which is a steering actuator.
【００７６】このように、実施の形態７にあっては、オ
ブザーバ８４によりステアリング機構に入力される外乱
トルクが推定され、外乱トルク補償部が、オブザーバ８
４により推定された外乱トルクを打ち消すレギュレータ
８５内のフィードバック項とされるため、実施の形態１
と同様に、車線追従性を維持しつつ、操舵系を軽くする
ことができる。ただし、車線追従性を維持することに関
しては、ステアリング機構に入力される外乱トルクを打
ち消すフィードバック項がレギュレータ８５内に存在す
るためである。また、ハンドルが軽くなる点について
は、実施の形態１の発明と同様の理由による。As described above, in the seventh embodiment, the disturbance torque input to the steering mechanism is estimated by the observer 84, and the disturbance torque compensating unit is provided by the observer 8
4 is used as a feedback term in the regulator 85 for canceling the disturbance torque estimated by the fourth embodiment.
Similarly, the steering system can be made lighter while maintaining the lane following ability. However, regarding maintaining the lane following ability, the feedback term for canceling the disturbance torque input to the steering mechanism exists in the regulator 85. Further, the point that the handle becomes lighter is for the same reason as the invention of the first embodiment.
【００７７】（実施の形態８）(Embodiment 8)
【００７８】請求項１０記載の発明に対応する実施の形
態８について説明する。この実施の形態８は、車両シス
テムの全体構成については、図１及び図２に示す実施の
形態１と同様であるが、コントローラ８が、図１３に示
すように、システムの入出力から内部の状態量を推定す
るオブザーバ８４と、車両の状態量及び道路曲率に基づ
きアクチュエータ入力である制御指令最終値を算出する
レギュレータ８５’と、オブザーバ８４とレギュレータ
８５’との間に設けられ、オブザーバ８４からの出力の
１つである外乱トルク推定値の大きさを制限するリミッ
タ８６により構成される。An eighth embodiment corresponding to the tenth aspect of the present invention will be described. In the eighth embodiment, the overall configuration of the vehicle system is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, but the controller 8 performs the internal operation from the input / output of the system as shown in FIG. An observer 84 for estimating a state quantity, a regulator 85 ′ for calculating a control command final value that is an actuator input based on a state quantity of the vehicle and a road curvature, and a regulator 85 ′ provided between the observer 84 and the regulator 85 ′. And a limiter 86 for limiting the magnitude of the disturbance torque estimated value, which is one of the outputs of the above.
【００７９】コントローラ８の構成について、図１４に
示す制御フローにより説明する。ステップ１４０では、
操舵角θと前方注視点横変位ｙｓとアクチュエータ指令
電流ｉと道路曲率ρが読み込まれる。ステップ１４１で
は、オブザーバ８４において、上記演算処理法に従って
状態量が演算される。ステップ１４２では、リミッタ８
６において、操舵外乱Ｔｄの絶対値がリミッタ値Ｔd0を
超えないように制限される。つまり、Ｔｄ＞Ｔd0または
Ｔｄ＜−Ｔd0の時にはＴｄ＝Ｔd0またはＴｄ＝−Ｔd0と
される。ステップ１４３では、レギュレータ８５におい
て、上記演算処理法に従って指令電流が演算される。な
お、レギュレータ８５’の構成例を、図２０の式２１に
示す。ステップ１４４では、操舵アクチュエータである
モータ５に対し指令電流が出力される。The configuration of the controller 8 will be described with reference to the control flow shown in FIG. In step 140,
The steering angle θ, the forward gazing point lateral displacement ys, the actuator command current i, and the road curvature ρ are read. In step 141, the observer 84 calculates a state quantity in accordance with the above-described calculation processing method. In step 142, the limiter 8
In 6, the absolute value of the steering disturbance Td is limited so as not to exceed the limiter value Td0. That is, when Td> Td0 or Td <−Td0, Td = Td0 or Td = −Td0. In step 143, the command current is calculated in the regulator 85 in accordance with the above calculation method. An example of the configuration of the regulator 85 'is shown in Expression 21 in FIG. In step 144, a command current is output to the motor 5, which is a steering actuator.
【００８０】このように、実施の形態８にあっては、オ
ブザーバ８４によりステアリング機構に入力される外乱
トルクが推定され、外乱トルク補償部が、オブザーバ８
４により推定された外乱トルクを打ち消すレギュレータ
８５’内のフィードバック項とされ、オブザーバ８４か
らの出力の１つである外乱トルク推定値の大きさを制限
するリミッタ８６を、オブザーバ８４とレギュレータ８
５’との間に設けたため、実施の形態７と同様に、車線
追従性を維持しつつ、操舵系を軽くすることができる
し、加えて、操舵フリクションを補償しつつ、ドライバ
介入を容易にする制御系を構成することができる。As described above, in the eighth embodiment, the disturbance torque input to the steering mechanism is estimated by the observer 84, and the disturbance torque compensating unit operates by the observer 84.
4, a limiter 86 for limiting the magnitude of the disturbance torque estimated value, which is one of the outputs from the observer 84, is used as a feedback term in the regulator 85 'for canceling the disturbance torque estimated by the observer 84 and the regulator 8
5 ', the steering system can be lightened while maintaining the lane following ability, as in the seventh embodiment. In addition, driver intervention can be easily performed while compensating for steering friction. A control system can be configured.
【００８１】すなわち、実施の形態８では、フィードバ
ック係数自体を小さい値に保つことにより、軽い操舵系
を実現できた。ただ、フィードバック係数がいくら小さ
くても、ドライバ介入がなされた場合、最終的には外乱
補償項が大きくなってしまい、介入を妨げる方向に作用
する。これは、ドライバ介入を操舵フリクションと同様
に外乱トルクとして推定してしまうためである。ただ
し、操舵フリクションはドライバ介入と異なり、所定値
以上にはならない。よって、オブザーバ８４で外乱トル
ク推定が所定値以上となった場合は、ドライバ介入以外
にはあり得ない。そのため、外乱トルク補償にリミッタ
８６を持たせることにより、操舵フリクションを補償し
つつ、ドライバ介入を容易にする制御系を構成すること
が可能となる。That is, in the eighth embodiment, a light steering system can be realized by keeping the feedback coefficient itself at a small value. However, no matter how small the feedback coefficient is, if driver intervention is performed, the disturbance compensation term eventually increases, which acts in a direction to hinder the intervention. This is because the driver intervention is estimated as a disturbance torque as in the case of the steering friction. However, unlike the driver intervention, the steering friction does not exceed a predetermined value. Therefore, when the disturbance torque estimation by the observer 84 becomes equal to or more than the predetermined value, there is no possibility other than the driver's intervention. Therefore, by providing the disturbance torque compensation with the limiter 86, it is possible to configure a control system that facilitates driver intervention while compensating for steering friction.
【００８２】（他の実施の形態）(Other Embodiments)
【００８３】以上、実施の形態１〜実施の形態８により
本発明を説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施
の形態に限られるものではなく、下記の本発明の要旨を
逸脱しないものであれば本発明に含まれる。つまり、フ
ィードバック制御によりステアリング機構に設けられた
操舵アクチュエータへ制御指令を出力する操舵制御手段
に、ステアリング機構へ入力される外乱トルクを補償す
る外乱トルク補償部を設け、かつ、操舵制御手段のフィ
ードバック係数を、操舵外乱がないとの想定に基づき設
定する点を要旨とする。Although the present invention has been described with reference to the first to eighth embodiments, the specific structure is not limited to these embodiments and does not depart from the gist of the present invention described below. If so, it is included in the present invention. That is, the steering control means for outputting a control command to the steering actuator provided in the steering mechanism by the feedback control is provided with a disturbance torque compensator for compensating the disturbance torque inputted to the steering mechanism, and the feedback coefficient of the steering control means is provided. Is set based on the assumption that there is no steering disturbance.
【図１】実施の形態１における車線追従制御装置が適用
された車両を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle to which a lane tracking control device according to a first embodiment is applied.
【図２】実施の形態１における車線追従制御が行われる
操舵系を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a steering system in which lane following control according to the first embodiment is performed.
【図３】実施の形態１のコントローラを示す制御ブロッ
ク図である。FIG. 3 is a control block diagram illustrating a controller according to the first embodiment.
【図４】実施の形態１のオブザーバを示す制御ブロック
図である。FIG. 4 is a control block diagram illustrating an observer according to the first embodiment;
【図５】実施の形態１におけるコントローラの操舵フリ
クション補償部での制御フローを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a control flow in a steering friction compensation unit of the controller according to the first embodiment.
【図６】実施の形態２におけるコントローラの操舵フリ
クション補償部での制御フローを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a control flow in a steering friction compensation unit of a controller according to a second embodiment.
【図７】実施の形態３におけるコントローラの操舵フリ
クション補償部での制御フローを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a control flow in a steering friction compensation unit of a controller according to a third embodiment.
【図８】実施の形態４におけるコントローラの操舵フリ
クション補償部での制御フローを示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a control flow in a steering friction compensation unit of a controller according to a fourth embodiment.
【図９】実施の形態５におけるコントローラの操舵フリ
クション補償部での制御フローを示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a control flow in a steering friction compensation unit of a controller according to a fifth embodiment.
【図１０】実施の形態６におけるコントローラの操舵フ
リクション補償部での制御フローを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a control flow in a steering friction compensation unit of a controller according to a sixth embodiment.
【図１１】実施の形態７のコントローラを示す制御ブロ
ック図である。FIG. 11 is a control block diagram illustrating a controller according to a seventh embodiment.
【図１２】実施の形態７におけるコントローラでの制御
フローを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a control flow in a controller according to the seventh embodiment.
【図１３】実施の形態８のコントローラを示す制御ブロ
ック図である。FIG. 13 is a control block diagram illustrating a controller according to an eighth embodiment.
【図１４】実施の形態８におけるコントローラでの制御
フローを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a control flow in a controller according to the eighth embodiment.
【図１５】実施の形態１の説明で用いた式１を示す図で
ある。FIG. 15 is a diagram showing Expression 1 used in the description of the first embodiment.
【図１６】実施の形態１の説明で用いた式２〜式５を示
す図である。FIG. 16 is a diagram showing Expressions 2 to 5 used in the description of the first embodiment.
【図１７】実施の形態１の説明で用いた式６〜式９を示
す図である。FIG. 17 is a diagram showing Expressions 6 to 9 used in the description of the first embodiment.
【図１８】実施の形態２の説明で用いた式１０〜式１３
を示す図である。FIG. 18 shows equations 10 to 13 used in the description of the second embodiment.
FIG.
【図１９】実施の形態２の説明で用いた式１４〜式１６
を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing Expressions 14 to 16 used in the description of the second embodiment.
FIG.
【図２０】実施の形態２の説明で用いた式１７〜式２１
を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating equations 17 to 21 used in the description of the second embodiment.
FIG.
１ ステアリングホイール ２ コラムシャフト ３ ステアリングギヤ ４ 操舵アクチュエータ ５ モータ ６ 電磁クラッチ ７ ベルト伝達機構 ８ コントローラ（操舵制御手段） ９ ロータリエンコーダ９（操舵実際値検出手段） １０ ＣＣＤカメラ １１ 車線認識装置 １２ ヨーレイトセンサ ８１ オブザーバ ８２ レギュレータ ８３ 操舵フリクション補償部（外乱トルク補償部） Reference Signs List 1 steering wheel 2 column shaft 3 steering gear 4 steering actuator 5 motor 6 electromagnetic clutch 7 belt transmission mechanism 8 controller (steering control means) 9 rotary encoder 9 (actual steering value detection means) 10 CCD camera 11 lane recognition device 12 yaw rate sensor 81 Observer 82 Regulator 83 Steering friction compensator (disturbance torque compensator)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 131:00 Ｂ６２Ｄ 131:00 133:00 133:00 137:00 137:00 Ｆターム(参考） 3D032 CC20 DA03 DA09 DA23 DA29 DA33 DA50 DA64 DA84 DA88 DB01 DB11 DC31 DD02 DD17 EC23 EC34 GG01 3D033 CA12 CA13 CA17 CA19 CA20 CA21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) B62D 131: 00 B62D 131: 00 133: 00 133: 00 137: 00 137: 00 F term (Reference) 3D032 CC20 DA03 DA09 DA23 DA29 DA33 DA50 DA64 DA84 DA88 DB01 DB11 DC31 DD02 DD17 EC23 EC34 GG01 3D033 CA12 CA13 CA17 CA19 CA20 CA21
Claims (10)
出する自車両相対位置検出手段と、 相対位置の検出に基づき、自車両を目標車線に誘導する
ための目標操舵角や目標操舵角速度等の操舵目標値を算
出する操舵目標値算出手段と、 実操舵角や実操舵角速度等の操舵実際値を検出する操舵
実際値検出手段と、 前輪もしくは後輪の少なくとも一方を操舵するステアリ
ング機構と、 前記操舵実際値を前記操舵目標値に一致させるフィード
バック制御により前記ステアリング機構に設けられた操
舵アクチュエータへ制御指令を出力する操舵制御手段と
を備えた車両の車線追従制御装置において、 前記操舵制御手段に、ステアリング機構へ入力される外
乱トルクを補償する外乱トルク補償部を設け、かつ、操
舵制御手段のフィードバック係数を、操舵外乱がないと
の想定に基づき設定したことを特徴とする車両の車線追
従制御装置。1. A vehicle relative position detecting means for detecting a relative position of the vehicle relative to a target lane, and a target steering angle, a target steering angular velocity, and the like for guiding the vehicle to the target lane based on the detection of the relative position. Steering target value calculating means for calculating a steering target value; steering actual value detecting means for detecting a steering actual value such as an actual steering angle or an actual steering angular velocity; a steering mechanism for steering at least one of a front wheel or a rear wheel; A steering control unit that outputs a control command to a steering actuator provided in the steering mechanism by feedback control that matches a steering actual value with the steering target value. Providing a disturbance torque compensator for compensating disturbance torque input to the steering mechanism, and a feedback coefficient of the steering control means, Kajigairan lane keeping control device for a vehicle, characterized in that set on the basis of the assumption that there is no.
において、 前記外乱トルク補償部を、操舵方向と同じ方向で、大き
さが一定の操舵フリクション想定値に基づく制御指令を
算出する操舵フリクション補償部とし、 前記操舵制御手段を、システムの入出力から車両の状態
量を推定するオブザーバと、車両の状態量に基づき補償
前のフィードバック制御指令を算出するレギュレータ
と、前記操舵フリクション補償部により構成し、操舵フ
リクションを想定しないで算出されたフィードバック制
御指令に、操舵フリクション想定値に基づく制御指令を
加えて制御指令最終値とする手段としたことを特徴とす
る車両の車線追従制御装置。2. The steering friction according to claim 1, wherein the disturbance torque compensator calculates a control command based on an assumed steering friction value having a constant magnitude in the same direction as the steering direction. A compensator, wherein the steering control means comprises an observer for estimating a state quantity of the vehicle from input and output of a system, a regulator for calculating a feedback control command before compensation based on the state quantity of the vehicle, and the steering friction compensator. A vehicle lane following control device characterized in that a means for adding a control command based on an assumed steering friction value to a feedback control command calculated without assuming the steering friction to obtain a final control command value.
において、 前記操舵フリクション補償部を、車線追従制御による走
行中に車両に蛇行が発生した場合、前記操舵フリクショ
ン想定値を大きくする補正を行い、補正後の操舵フリク
ション想定値に基づく制御指令を算出する補償部とした
ことを特徴とする車両の車線追従制御装置。3. The vehicle lane following control device according to claim 2, wherein the steering friction compensator is configured to perform a correction to increase the assumed steering friction value when the vehicle is meandering while traveling by the lane following control. A lane following control device for a vehicle, wherein the compensating unit calculates a control command based on an assumed steering friction value after correction.
において、 ヨーレイト検出手段により検出されるヨーレイトの符号
の変化周期が設定値以上の場合、車両の蛇行と判断する
第１蛇行判断手段を設けたことを特徴とする車両の車線
追従制御装置。4. The vehicle lane following control device according to claim 3, wherein the first meandering determining means for determining that the vehicle meanders when the changing period of the sign of the yaw rate detected by the yaw rate detecting means is equal to or greater than a set value. A lane tracking control device for a vehicle, comprising:
において、 ヨーレイトの変化によって引き起こされる他の物理量の
変化を検出した場合、車両の蛇行と判断する第２蛇行判
断手段を設けたことを特徴とする車両の車線追従制御装
置。5. The vehicle lane following control device according to claim 3, further comprising a second meandering determining means for determining that the vehicle meanders when a change in another physical quantity caused by a change in the yaw rate is detected. Characteristic vehicle lane following control device.
において、 前記操舵フリクション補償部を、車線追従制御による走
行中に操舵角のハンチングが発生した場合、前記操舵フ
リクション想定値を小さくする補正を行い、補正後の操
舵フリクション想定値に基づく制御指令を算出する補償
部としたことを特徴とする車両の車線追従制御装置。6. The vehicle lane following control device according to claim 2, wherein the steering friction compensator is configured to reduce the assumed value of the steering friction when hunting of a steering angle occurs during traveling by the lane following control. And a compensating unit that calculates a control command based on the corrected steering friction assumption value after correction.
において、 操舵角速度の絶対値の時間平均が大きいことをもって操
舵角のハンチングと判断する操舵ハンチング判断手段を
設けたことを特徴とする車両の車線追従制御装置。7. The vehicle lane following control device according to claim 6, further comprising a steering hunting determining means for determining that the steering angle is hunting when the time average of the absolute value of the steering angular velocity is large. Lane tracking control device.
において、 前記外乱トルク補償部を、前段のフィードバック制御指
令方向と同じ方向で、大きさが一定の操舵フリクション
想定値に基づく制御指令を算出する操舵フリクション補
償部とし、 前記操舵制御手段を、システムの入出力から車両の状態
量を推定するオブザーバと、車両の状態量に基づき補償
前のフィードバック制御指令を算出するレギュレータ
と、前記操舵フリクション補償部により構成し、操舵フ
リクションを想定しないで算出されたフィードバック制
御指令に、操舵フリクション想定値に基づく制御指令を
加えて制御指令最終値とする手段としたことを特徴とす
る車両の車線追従制御装置。8. The vehicle lane following control device according to claim 1, wherein the disturbance torque compensating unit is configured to transmit a control command based on an assumed steering friction value having a constant magnitude in the same direction as the preceding feedback control command direction. A steering friction compensating unit for calculating the steering control means, an observer for estimating a state quantity of the vehicle from input / output of a system, a regulator for calculating a feedback control command before compensation based on the state quantity of the vehicle, and the steering friction. The lane following control of a vehicle, comprising a compensating unit and a means for adding a control command based on an assumed steering friction value to a feedback control command calculated without assuming steering friction to obtain a final control command value. apparatus.
において、 前記操舵制御手段を、システムの入出力から車両の状態
量を推定するオブザーバと、車両の状態量に基づきアク
チュエータ入力である制御指令最終値を算出するレギュ
レータにより構成し、 前記オブザーバによりステアリング機構に入力される外
乱トルクを推定し、 前記外乱トルク補償部を、オブザーバにより推定された
外乱トルクを打ち消すレギュレータ内のフィードバック
項とする手段としたことを特徴とする車両の車線追従制
御装置。9. The vehicle lane following control device according to claim 1, wherein the steering control means is an observer for estimating a state quantity of the vehicle from input / output of a system, and an actuator input based on the state quantity of the vehicle. A means for calculating a command final value, a means for estimating disturbance torque input to a steering mechanism by the observer, and a means for making the disturbance torque compensator a feedback term in the regulator for canceling the disturbance torque estimated by the observer. A lane-following control device for a vehicle.
置において、 前記オブザーバからの出力の１つである外乱トルク推定
値の大きさを制限するリミッタを、オブザーバとレギュ
レータとの間に設けたことを特徴とする車両の車線追従
制御装置。10. The vehicle lane following control device according to claim 9, wherein a limiter for limiting a magnitude of a disturbance torque estimated value, which is one of outputs from the observer, is provided between the observer and the regulator. A lane following control device for a vehicle.
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|---|---|---|---|
| JP2000212628A JP2002029437A (en) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | Lane follow-up control device for vehicle |
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